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H.264帧内预测模式选择快速算法及变换方法研究

作　者: 朱海英
导　师: 谢胜利
学　校: 华南理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 视频压缩 H.264 帧内预测 DCT变换块效应
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

新一代视频编码标准H.264是由国际电信联合会(ITU)与国际标准组织(ISO)下的联合视频小组(JVT)负责开发的,它是面向实际应用的最新发展标准。其目标是实现高视频分辨率、提高图像质量,并覆盖所有低带宽和高带宽的应用。H.264在压缩性能还有结构设计方面都优于以往的标准,具有码率低、图像质量高、容错性能强及网络适应性强等无可比拟的优越性。但是H.264性能的提高是以增加复杂度为代价的,很难应用于实时视频处理领域。于是,各种针对H.264技术的优化算法应运而生。帧内预测采用了多种预测模式,而且率失真优化过程对编码器的性能影响很大,因而具有很高的算法复杂度,使得编码速率较慢。本论文详细分析了H.264/AVC中帧内预测的模式选择过程,并提出一种快速的帧内4×4模式选择算法。该算法根据相邻块预测模式的相关性及各预测模式的相关性,在计算RD_cost前先对帧内9种模式进行预判断,选择与最可能模式相关的模式作为候选模式,从而降低帧内预测的复杂度,同时基本保持了H.264的编码性能。在图像编码中,从原理上讲,变换编码和量化是两个独立的过程.H.264将两个过程中的乘法合二为一,并采用整数运算,减少了编解码的运算量,提高了图像压缩的实时性。量化过程根据图像动态范围的大小来确定量化参数,既保留了图像中必要的细节,又可减少码流.基于块的混合编码是H.261、H.263、H.264、JPEG、MPEG的基本编码方案,但在量化系数较大的情况下会产生明显的方块效应。本论文提出了一种在频域和空间域内减少块效应的方法。对于图像中的平滑区域,利用了同一块中原始像素的连续性以及相邻块的相关性等特征来减小跨边界像素点的不连续性。对于边缘区域,该方法采用了边缘保留平滑滤波器。实验结果表明,该滤波器在平滑噪声和消去方块效应的同时,能保留图像的主要结构特征,降低编码视频码率上效果显著。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 视频压缩的研究目的及意义  10-11
  1.3 视频压缩的可行性  11-13
  1.4 国内外研究现状  13-15
第2章 H.264编码标准基础  15-23
  2.1 H.264编码标准简介  15-20
  2.2 H.264中的关键技术  20-22
  2.3 小结  22-23
第3章帧内预测模式选择的优化算法  23-38
  3.1 帧内预测模式选择算法  23-33
    3.1.1 亮度分量预测模式  24-30
    3.1.2 16×16亮度分量预测模式  30-32
    3.1.3 色度分量预测模式  32-33
  3.2 帧内预测模式选择快速算法  33-37
    3.2.1 RDO下全搜索的帧内预测模式选择算法  33-34
    3.2.2 减小帧内复杂度的常用方法  34-35
    3.2.3 快速Intra_16×16预测算法  35-36
    3.2.4 对Intra_4×4子宏块预测算法的优化  36-37
  3.3 小结  37-38
第4章 H.264整数DCT变换方法的研究  38-50
  4.1 DCT变换与量化  38-42
    4.1.1 基本原理  38-40
    4.1.2 快速算法  40
    4.1.3 量化  40-42
  4.2 整数DCT变换与量化  42-49
    4.2.1 4×4残差数据块的整数变换  44-46
    4.2.2 4×4量化过程  46-47
    4.2.3 4×4亮度DC系数的整数变换和量化  47-48
    4.2.4 2×2色度DC系数的整数变换和量化  48-49
  4.3 小结  49-50
第5章 H.264去块效应滤波系统  50-57
  5.1 去方块滤波器  50-53
    5.1.1 边缘分析  50-51
    5.1.2 滤波的自适应性  51-53
  5.2 滤波过程  53-56
  5.3 小结  56-57
第6章总结与展望  57-58
  6.1 论文总结  57
  6.2 工作展望  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间取得的研究成果  61-62
致谢  62-63
答辩委员会对论文的评定意见  63

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